2022 Fiscal Year Annual Research Report
人力ロボティクスに基づく協働ロボットの実現のための基礎技術開発と統合
| Project/Area Number |
20K04376
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
菅原 雄介 東京工業大学, 工学院, 准教授 (60373031)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 淳 東京女子医科大学, 医学部, 非常勤講師 (10409683)
遠藤 央 東京工業大学, 工学院, 特任准教授 (50547825)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 人力ロボティクス / 人間機械協調 / ロボット機構 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，人力協働ロボットの実現を目標とし，多自由度化と高精度化のための機構と制御系の開発，操作者の運動負荷適正化手法の開発，および医療福祉応用のための安全化技術の開発を行い，これらを統合することで実作業に適用できる人力協働ロボットを開発することを目的としている．これまでに，以前開発した回生式人力関節駆動機構を応用し，上肢のリハビリテーション用途への適用を目的とした足漕ぎ式3自由度人力ロボットを試作した．特にここで慣性クラッチ式アシスト動力遮断装置を新たに考案し試作し，これについて力学モデルの導出とこれに基づく最適化を開始した．また，操作者の運動負荷適正化手法について，負荷推定と適正化装置を開発した．さらに，医療福祉応用のための安全化技術について，腹部への負荷の安全範囲を調査した．加えて，多自由度受動機構の操作性の定式化と最適設計の手法について検討した．
本年度の実績としては，まずこれまで継続的に開発してきた足漕ぎ式3自由度人力ロボットに搭載されている慣性クラッチ式アシスト動力遮断装置について，力学モデリングとこれに基づく最適化を行った．装置の運動状態を３つのフェーズに分類し，さらにそれぞれのフェーズにおいて装置を一体となって運動する部品ごとに分割し，各部品において成立する運動方程式や各部品間において成り立つ拘束条件を立式し，力学モデルを導出した．シミュレーションと実験の結果を比較したところ，おおむね同じ傾向を示していることが確認できた．そこでこれに基づく装置の最適化設計を試みたところ，内部に用いるばねや摩擦トルクの最適化により，非常停止時の動力遮断時間を最小化できることがわかった．また，負荷推定動力学モデルを詳細化した．さらに，腹部への負荷を計測する系を構築した．
|
